湖北 文麗娟 楊恩健
把握解題策略 突破陌生方程式書寫
湖北 文麗娟 楊恩健
陌生方程式的書寫是近年高考題中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn),這類題目對(duì)考查學(xué)生對(duì)中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的融會(huì)貫通及接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力。是令大多數(shù)學(xué)生頭疼的問題且失分較多的一類題型。若能對(duì)解決此類問題進(jìn)行系統(tǒng)歸納總結(jié),學(xué)生在高考復(fù)習(xí)時(shí)有意按照此方法訓(xùn)練,對(duì)提高此類型題目的得分有很大的幫助。
高考試題的命題源于教材卻高于教材,命題往往不會(huì)單獨(dú)考查陌生方程式的題目,而是將陌生方程式的題目融合在工業(yè)流程圖題或?qū)嶒?yàn)題中,本文將從以下幾種常見陌生方程式的書寫方法上進(jìn)行介紹:
【例1】(2015新課標(biāo)Ⅰ,27節(jié)選)硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4,還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示:
回答下列問題:
(1)寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:______________________________________________________。
【答案】Mg2B2O5·H2O+2H2SO42MgSO4+ 2H3BO3
【解析】該陌生方程式可以仿照堿式碳酸鹽和酸的反應(yīng),但是要先分析Mg2B2O5·H2O中硼元素的化合價(jià)為+3價(jià),聯(lián)系流程圖最終產(chǎn)物可推知,硼元素變成H3BO3(H3BO3為弱酸,易溶于水),這不是氧化還原反應(yīng)故鎂元素轉(zhuǎn)化為硫酸鎂。
【例2】(2015浙江,27節(jié)選)化合物甲和NaAlH4都是重要的還原劑。一定條件下金屬鈉和H2反應(yīng)生成甲。甲與水反應(yīng)可產(chǎn)生H2,甲與AlCl3反應(yīng)可得到NaAlH4。請(qǐng)推測(cè)并回答:
(2)甲與AlCl3反應(yīng)得到NaAlH4的化學(xué)方程式:_____
________________________________________。
【答案】4NaH+AlCl3===NaAlH4+3NaCl
【解析】先由題目推出甲為NaH,根據(jù)原子守恒,NaH與AlCl3反應(yīng)還生成NaCl,先寫出反應(yīng)物、生成物、最后配平即可。
【解題策略】主要利用原子守恒和元素化合物的基礎(chǔ)知識(shí)。
這類題型通常有從題目所給信息中直接書寫型,從工業(yè)流程圖獲取信息型。
【例3】(2015新課標(biāo)Ⅰ,36節(jié)選)氯化亞銅(CuCl)廣泛應(yīng)用于化工、印染、電鍍等行業(yè)。CuCl難溶于醇和水,可溶于氯離子濃度較大的體系,在潮濕空氣中易水解氧化。以海綿銅(主要成分是Cu和少量CuO)為原料,采用硝酸銨氧化分解技術(shù)生產(chǎn)CuCl的工藝過程如下:
回答下列問題:
(2)寫出步驟③中主要反應(yīng)的離子方程式:__________。
【答案】
【解析】步驟③反應(yīng)后過濾,說明反應(yīng)中有CuCl沉淀產(chǎn)生,結(jié)合硫酸銨的回收。
第一步,先確定氧化劑為Cu2+,還原劑為,在一般氧化還原反應(yīng)中被氧化為,Cu2+被還原為Cu+,又由于Cu+與Cl-不共存,因此會(huì)結(jié)合生成CuCl。
第二步,再根據(jù)得失電子相等,配平氧化劑Cu2+、還原劑、氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物
第三步,再根據(jù)質(zhì)量守恒、電荷守恒及所給介質(zhì)環(huán)境補(bǔ)充Cl-和H+和補(bǔ)齊其對(duì)應(yīng)的系數(shù)。
【例4】(2015重慶,9節(jié)選)ClO2與Cl2的氧化性相近,在自來水消毒和果蔬保鮮等方面應(yīng)用廣泛。
(4)已知在酸性條件下NaClO2可發(fā)生反應(yīng)生成NaCl并釋放出ClO2,該反應(yīng)的離子方程式為________。
【答案】4H++===Cl-+4ClO2↑+2H2O
【解析】在酸性條件下NaClO2可發(fā)生反應(yīng)生成NaCl并釋放出ClO2,再根據(jù)化合價(jià)升降相等和電荷守恒以及原子守恒配平方程式,該反應(yīng)的離子方程式為4H++=== Cl-+4ClO2↑+2H2O;在ClO2釋放實(shí)驗(yàn)中,打開E的活塞,D中發(fā)生反應(yīng),則裝置F的作用是驗(yàn)證是否有ClO2生成。
【解題策略】①首先根據(jù)材料中信息提煉題目所給信息,寫出部分反應(yīng)物與生成物化學(xué)式。
②分析元素化合價(jià)的變化得出氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物(不屬于“氧化劑”“還原劑”“氧化產(chǎn)物”“還原產(chǎn)物”的這一步暫時(shí)不寫)。
③利用得失電子相等配平氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的系數(shù)。
④再根據(jù)質(zhì)量守恒、電荷守恒及所給介質(zhì)環(huán)境配平方程式。
注意:所給環(huán)境通常指比如在書寫反應(yīng)物中沒有出現(xiàn)酸或堿時(shí),不要在等號(hào)左邊寫H+或OH-,但可以根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒的需要在等號(hào)右邊寫H+或OH-。在酸性環(huán)境下的離子反應(yīng)最后可以用H2O和H+來成配平方程式,在堿性環(huán)境下最后可以用H2O和OH-來配平方程式。
【例5】(2015新課標(biāo)Ⅱ,26節(jié)選)酸性鋅錳干電池是一種一次電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周圍是碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物,該電池在放電過程產(chǎn)生MnOOH,回收處理該廢電池可得到多種化工原料,回答下列問題:
(1)該電池的正極反應(yīng)式為_________________,電池反應(yīng)的離子方程式為____________。
【答案】MnO2+e-+H+===MnOOH Zn+2MnO2+2H+===Zn2++2MnOOH
【解析】酸性鋅錳干電池是一種一次電池,外殼為金屬鋅,鋅是活潑金屬,鋅是負(fù)極,電解質(zhì)溶液為酸性,則負(fù)極電極反應(yīng)方程式為Zn—2e-===Zn2+。中間是碳棒,碳棒是正極,其中二氧化錳得到電子轉(zhuǎn)化為MnOOH,則正極電極反應(yīng)方程式為MnO2+e-+H+===MnOOH,所以電池總反應(yīng)式為Zn+2MnO2+2H+===Zn2++2MnOOH。
【例6】(2015廣東,32節(jié)選)七鋁十二鈣(12CaO· 7Al2O3)是新型的超導(dǎo)材料和發(fā)光材料,用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和廢Al片制備七鋁十二鈣的工藝如下:
【答案】
【解析】根據(jù)題意,充電和放電時(shí)和兩種離子在Al電極上相互轉(zhuǎn)化,放電時(shí)負(fù)極Al失去電子變?yōu)锳l3+,與溶液中的AlCl4-結(jié)合,發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生,電極反應(yīng)式為
【解題策略】①根據(jù)元素化合價(jià)的升降判斷氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。
②原電池負(fù)極或電解池陽極的電極反應(yīng)方程式,按照“還原劑-ne-===氧化產(chǎn)物”來書寫;原電池正極或電解池陰極的電極反應(yīng)方程式,按照“氧化劑+ne-===還原產(chǎn)物”來書寫。
③再根據(jù)原子守恒和電荷守恒補(bǔ)充該有的微粒,配平電極反應(yīng)方程式。
【例7】(2015四川,10節(jié)選)化合物F(異戊巴比妥)是臨床常用的鎮(zhèn)靜催眠藥物,其合成路線如下(部分反應(yīng)條件和試劑略):
請(qǐng)回答下列問題:
(3)第⑤步反應(yīng)的化學(xué)方程式是________。
【解題策略】①熟記各官能團(tuán)的反應(yīng)特點(diǎn)及官能團(tuán)之間的轉(zhuǎn)換,對(duì)照原型,直接替換。有機(jī)物種類繁多,考試中出現(xiàn)的看似新穎的外表,實(shí)際發(fā)生反應(yīng)的還是某些特定官能團(tuán)。這時(shí),只需要將對(duì)應(yīng)官能團(tuán)參加反應(yīng)即可,其他框架保持原型。
②對(duì)于多種官能團(tuán)的化合物,要仔細(xì)觀察細(xì)節(jié),抓住問題本質(zhì),例如酯基的水解就需要辨別是醇酯還是酚酯、反應(yīng)的條件、縮聚反應(yīng)生成小分子的個(gè)數(shù)等。
③信息處理能力的考查也是一熱點(diǎn),某些有機(jī)反應(yīng)考試時(shí)以提供新信息的形式,給出某個(gè)新的反應(yīng)原理,然后要求學(xué)生現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用。這時(shí)學(xué)生應(yīng)冷靜思考對(duì)比題給信息與設(shè)問信息,找出關(guān)鍵點(diǎn),如成鍵、斷鍵位置,參考反應(yīng)條件做突破口等信息進(jìn)行模仿,合理遷移推寫出新的生成物結(jié)構(gòu)。
④有些有機(jī)反應(yīng)在中學(xué)階段并未涉及,題目信息也未明確指出時(shí),只給出主要反應(yīng)物和生成物,解題時(shí)不必糾結(jié)探究其反應(yīng)原理,淡化原理,按照信息寫出反應(yīng)物和生成物,根據(jù)原子守恒推出其他產(chǎn)物。
無論是熟悉的方程式還是陌生方程式,有機(jī)反應(yīng)還是無機(jī)反應(yīng)方程式的書寫,都是建立在元素化合物和官能團(tuán)的知識(shí)上,因此打好元素化合物知識(shí)和有機(jī)反應(yīng)知識(shí)的基礎(chǔ)是我們解決陌生方程式的一個(gè)必要條件。然后再按照上面提供的解題策略,采用類比、遷移、推理等方法將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通,平時(shí)加以訓(xùn)練,方能在高考中快速解決此類問題。
(作者單位:湖北省襄陽市一中 湖北省襄陽市四中)